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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.21.2023.tde-02022024-142826
Document
Author
Full name
Bruna Garcia Ambrosio
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2023
Supervisor
Committee
Siegle, Eduardo (President)
Asp Neto, Nils Edvin
Bernardes, Marcos Eduardo Cordeiro
Mahiques, Michel Michaelovitch de
Title in Portuguese
Dinâmica sedimentar das praias arenosas da porção setentrional do Arquipélago de Fernando de Noronha (PE): a influência da sazonalidade do clima de ondas
Keywords in Portuguese
clima de ondas
dinâmica sedimentar
modelagem numérica
morfodinâmica
morfologia de praia
plataforma insular
Abstract in Portuguese
Ilhas oceânicas são porções de terra rodeadas por água e inseridas no assoalho oceânico. Estas possuem grande relevância ambiental, principalmente devido ao alto grau de endemismo, e abrigam diferentes ambientes costeiros, dentre os quais podemos citar as praias insulares. Situados distantes da influência continental, estes ambientes estão expostos às condições de vento, correntes, marés e ondas ao largo, e são muito vulneráveis às variações do nível médio do mar. No território brasileiro são encontradas cinco ilhas oceânicas, dentre estas está o Arquipélago de Fernando de Noronha (PE). Localizado no Oceano Atlântico Sul Equatorial, em uma região com profundidades de aproximadamente 4.000 m e cercada por uma plataforma insular rasa e estreita. Um importante habitat do arquipélago são os leitos de rodolitos. A Ilha de Fernando de Noronha conta com 15 praias arenosas, que se concentram na costa setentrional do arquipélago (Mar de Dentro). O sedimento é predominantemente autóctone e em grande parte bioclástico. Estas praias sofrem processos erosivos sazonais, sendo que algumas delas sofrem a erosão total de suas areias. Essa erosão episódica é seguida por períodos nos quais predominam os processos deposicionais e os perfis praiais são restaurados. O principal objetivo deste trabalho é avaliar a dinâmica sedimentar, caracterizando os padrões de transporte de sedimentos e variação da morfologia das praias, principalmente em resposta à variabilidade sazonal do clima de ondas. Para isso, foram utilizadas a modelagem numérica e ferramentas de geoprocessamento aplicadas a imagens multiespectrais (sensoriamento remoto). Os resultados indicam que os eventos de ocorrência de swell de norte são responsáveis por alterar substancialmente a morfodinâmica costeira do Mar de Dentro. Tais eventos são comuns entre os meses de outubro a abril, causam o aumento da força de onda que atinge a costa e do potencial de mobilidade sedimentar por ondas em áreas maiores e mais profundas da plataforma. Nesses períodos há um aumento do nível médio da água junto à costa devido às ondas, gerando um gradiente de pressão barotrópico e, consequentemente, a intensificação das correntes e do transporte de sedimentos, especialmente a componente transversal à costa em direção à plataforma; isso ocorre em uma estreita faixa junto à costa, onde as ondas são mais efetivas na geração de correntes litorâneas. Logo, observa-se maior variabilidade morfológica das praias, com erosão das porções mais altas do perfil praial (diminuição da largura das praias) e formação de bancos arenosos longitudinais às praias, em torno da isóbata de 5 m, que podem servir como depósitos temporários de sedimentos para posterior recuperação dos perfis praiais. Por sua vez, os períodos de calmaria, marcados pela incidência de swell de sul de maio a setembro, são caraterizados por menor força de onda na costa e potencial de mobilidade. De maneira geral, as correntes são menos intensas e há pouca alteração morfológica. Nas praias localizadas no setor sudoeste, as correntes são um pouco mais intensas e longitudinais à costa, e são observadas maiores alterações da morfologia. A variabilidade sazonal do clima de ondas expõe alternadamente as porções norte e sul da plataforma insular a níveis de energia maiores ou menores, isso contribui para o desenvolvimento dos leitos de rodolitos e para que haja recuperação das praias, sem perdas expressivas de material sedimentar.
Title in English
Sedimentary dynamics of sandy beaches in the northern portion of the Fernando de Noronha Archipelago (PE): the influence of wave climate seasonality.
Keywords in English
beach morphology
insular shelf
morphodynamics
numerical modeling
sedimentary dynamics
wave climate
Abstract in English
Oceanic islands are land portions surrounded by water and situated on the ocean floor. These have great environmental relevance, mainly due to the high degree of endemism, and are home to different coastal environments, including island beaches. Located far from continental influence, these environments are exposed to offshore conditions of wind, currents, tides and waves, and are very vulnerable to variations in mean sea level. Five oceanic islands are found in Brazilian territory, including the Fernando de Noronha Archipelago (PE). Located in the South Equatorial Atlantic Ocean, in a region with depths of approximately 4,000 m and surrounded by a shallow and narrow island shelf. An important habitat in the archipelago is the rhodolith beds. Fernando de Noronha Island has 15 sandy beaches, which are concentrated on the northern coast of the archipelago (Mar de Dentro). The sediment is predominantly autochthonous and largely bioclastic. These beaches present seasonal erosion processes, with some of them suffering total erosion of their sand. This episodic erosion is followed by periods in which depositional processes predominate and beach profiles are restored. The main aim of this study is to evaluate sedimentary dynamics, characterizing sediment transport and beach morphology variation patterns, mainly in response to seasonal variability of the wave climate. For this, we used numerical modeling and geoprocessing tools applied to multispectral images (remote sensing). The results indicate that north swell events are responsible for substantially altering the coastal morphodynamics of the Mar de Dentro. Such events are common between the months of October to April, causing an increase in the wave power that reaches the coast and the wave-induced sediment mobility in larger and deeper areas of the shelf. During these periods, there is an increase in the mean water level along the coast due to waves, generating a barotropic pressure gradient and, consequently, the intensification of currents and sediment transport, especially the cross-shore component towards the ocean; this occurs in a narrow strip along the coast, where waves are most effective in generating coastal currents. Therefore, greater beach morphology variability is observed, with erosion of the highest portions of the beach profile (beach width reduction) and formation of longitudinal sandy banks, around the 5 m isobath, which can serve as temporary deposits of sediments for subsequent recovery of beach profiles. In turn, periods of calm, marked by the incidence of south swells from May to September, are characterized by lower wave power on the coast and sediment mobility. In general, the currents are less intense and the morphological changes are minor. On beaches located in the southwest section, the currents are slightly more intense and longshore, and greater changes in morphology are observed. The seasonal variability of the wave climate alternately exposes the northern and southern portions of the island shelf to higher or lower energy levels. This contributes to the development of rhodolith beds and the recovery of beaches, without significant losses of sedimentary material.
 
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Publishing Date
2024-03-05
 
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